O que é Atomística: Entenda o Estudo do Átomo

atomística é a área de química que faz o estudo do átomo. É graças a esse estudo que sabemos que, cada elemento químico é um átomo, mas cada um desses elementos, possuí características que fazem dele único. A atomística é essencial para entender tudo sobre química, sem entender esse conceito importantíssimo, nada vai fazer sentido, portanto, confira agora tudo o que você precisa saber sobre a estrutura atômica.

O átomo é a unidade básica da matéria ou seja, a menor parcela em que um elemento pode ser dividido sem perder suas propriedades químicas. Note o porém: sem perder suas propriedades químicas, isto é, o átomo pode ser dividido, então existem parcelas menores que um átomo, no entanto, essas parcelas perdem suas propriedades químicas, algo feito pela primeira vez pelo físico neozelandês Ernest Rutherford (página da Wikipédia). Os átomos são formados por um núcleo composto por partículas de prótons e nêutrons e por elétrons que orbitam o núcleo, formando a eletrosfera.

O que é Átomo

O átomo é unidade básica da matéria. Seu nome deriva do grega e significa “indivisível”, isso porque, nos primeiros estudos sobre o que é átomo, acreditava-se que ele seria a menor partícula da matéria e não poderia ser fracionado em partes menores. Essa ideia primitiva de o que é átomo surgiu ainda na Grécia Antiga, e também na Índia. A etimologia da palavra caracteriza bastante esse conceito: “a” = sem, “tomo” = parte ou pedaço, ou seja, algo sem pedaços, que não é possível separar ou dividir.

Hoje possuímos mais conhecimento sobre a área, e sabemos inclusive que existem componentes subatômicos e estruturas internas ao átomo, o que prova que ele pode, sim, ser dividido. Mas, mesmo assim, o nome permanece, pois já está estabelecido há muito tempo.

O primeiro cientista a tentar definir o que é átomo foi John Dalton. O químico inglês começou a propor teorias sobre o assunto e sugerir uma estrutura para o átomo. Ele desenvolveu algo que ficou conhecido como teoria atômica de Dalton, ou o modelo atômico bola de bilhar, baseada nos seguintes conceitos:

  • maciços e esféricos
  • indivisíveis
  • um elemento químico é um conjunto composto por várias unidades de um mesmo tipo de átomo
  • elementos químicos diferentes apresentam propriedades distintas
  • dois átomos podem ser diferenciados pelo seu peso relativo
  • uma substância química é composta pela combinação de diferentes tipos de átomos

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Mais tarde, outro cientista propôs um modelo de átomo. O modelo do cientista também inglês, J. J. Thomson, confirmou e provou a existência dos elétrons (partículas com carga elétrica negativa) no átomo, ou seja, confirmo que o átomo possui partículas subatômicas.

O modelo de J. Thomson ficou conhecido como pudim de passas ou pudim de ameixas, era baseado nos seguintes conceitos:

  • o átomo não é maciço
  • o átomo é divisível em partículas subatômicas
  • no átomo, há partículas negativas e positivas, fazendo dele uma estrutura neutra
  • as partículas negativas estão espalhadas por todo o átomo

Hoje, o modelo de átomo mais aceito é o do físico dinamarquês Niels Bohr, que reúne parte das ideias de Ernest Rutherford, físico e químico neozelandês. Esse modelo, por sua vez, é chamado de modelo atômico  RutherfordBohr, pois reúne conceitos dos dois cientistas. Ele é chamado de modelo atômico sistema solar. Esse modelo é baseado nos seguintes conceitos:

  • o átomo é composto por um núcleo pequeno com carga positiva
  • apenas seu núcleo é compacto
  • ao redor existe a eletrosfera carregadas de partículas com cargas negativas
  • essas partículas negativas são chamadas de elétrons, giram em órbitas com diferentes níveis energéticos

Partículas subatômicas

Atomística é o estudo do átomo
Um átomo é formado por Núcleo, Eletrosfera e Elétron

Núcleo

A parte central é chamada de núcleo atômico, composto por:

  • prótons, partículas com carga positiva
  • nêutrons, partículas neutras

Eletrosfera

A eletrosfera a região ao redor do núcleo onde os elétrons orbitam. É dividida em sete camadas identificadas por letras nomeadas de K a Q, da mais próxima até a mais distante do núcleo.

Cada uma delas possuem diferentes níveis energéticos crescentes conforme se afastam do núcleo, isto é, quanto mais longe do núcleo, maior o nível energético/instabilidade do elétron.

eletrosfera é muito maior que o núcleo no que se diz respeito a extensão, ela possui cerca de 10 mil a 100 mil vezes o tamanho dele.

Elétron

O elétron é a partícula subatômica mais leve (a massa de um elétron é considerada nula), e sua carga negativa.

  • Nos átomos neutros, o número de elétrons é igual ao número de prótons.
  • Nos átomos positivos, chamados de Cátions, o número de prótons é maior do que o número de elétrons.
  • Nos átomos negativos, chamados de Ânions, o número de elétrons é maior do que o número de prótons.

Os elétrons viajam entre as camadas da eletrosfera graças a forças eletrostáticas. Eles podem saltar de uma camada para outra, ganhando ou perdendo energia quando, respectivamente, se afastam ou aproximam do núcleo.

O elétron que saltar para uma camada mais externa fica em estado excitado, isso porque, ele estará carregado de energia. Quando retorna às camadas mais internas, libera essa energia em forma de fótons.

São os elétrons das camadas mais externas os responsáveis pelo comportamento químico do átomo e, por isso, são chamados de elétrons de valência, afinal estão localizados na camada de valência.

Estudo do átomo: distribuição eletrônica do elemento químico au (ouro)
Distribuição eletrônica do elemento químico Au (ouro)

Estrutura do Átomo

A estrutura do átomo é composta por um núcleo central carregado positivamente, que contém prótons e nêutrons, e uma nuvem de elétrons carregados negativamente que giram em torno do núcleo. Os prótons têm carga elétrica positiva e são iguais em número ao número atômico do átomo. Os elétrons têm carga elétrica negativa e estão distribuídos em diferentes níveis de energia ou camadas eletrônicas, sendo que o número de elétrons na camada mais externa é chamado de número de elétrons de valência. Os nêutrons não têm carga elétrica e são responsáveis ​​pela massa do núcleo.

Ela pode ser descrita em termos de seu modelo atômico, que é a representação teórica da estrutura do átomo. Existem diferentes modelos atômicos, incluindo o modelo de Bohr, o modelo de Schrödinger e o modelo de orbital molecular. Cada modelo apresenta uma abordagem diferente para descrever a estrutura do átomo e como os elétrons se comportam.

Este estudo é fundamental para a compreensão da química e da física, pois as propriedades químicas e físicas dos elementos e dos compostos são determinadas pela disposição dos elétrons em torno do núcleo e pela interação dos átomos. A estrutura do átomo também é importante na pesquisa em áreas como física nuclear, medicina nuclear e materiais.

Número Atômico

O número atômico de um átomo é igual ao número de prótons no núcleo do átomo. Isso determina a identidade do elemento químico e sua posição na tabela periódica. Por exemplo, um átomo de hidrogênio tem um número atômico de 1, pois tem um próton em seu núcleo, enquanto um átomo de carbono tem um número atômico de 6, pois tem seis prótons em seu núcleo.

Número de Massa

O número de massa de um átomo é a soma do número de prótons e nêutrons em seu núcleo. Isso determina a massa total do átomo. Por exemplo, um átomo de hidrogênio tem um número de massa de aproximadamente 1, pois tem apenas um próton e nenhum nêutron, enquanto um átomo de carbono tem um número de massa de aproximadamente 12, pois tem seis prótons e seis nêutrons.

Tamanho do Átomo

O tamanho do átomo é determinado pelo tamanho da nuvem de elétrons ao redor do núcleo. Isso é influenciado pelo número de elétrons e pela carga nuclear efetiva, que é a carga elétrica sentida pelos elétrons na camada mais externa. Geralmente, quanto mais afastado do núcleo estiver o elétron, maior será seu raio atômico. Por exemplo, o raio atômico do hidrogênio é de cerca de 53 picômetros (pm), enquanto o raio atômico do carbono é de cerca de 70 pm.

Estabilidade Nuclear

A estabilidade nuclear é importante para a estabilidade e a reatividade do átomo. Os átomos são mais estáveis quando têm um número equilibrado de prótons e nêutrons em seu núcleo. Os isótopos que têm um número de prótons e nêutrons semelhante são mais estáveis do que aqueles que têm uma grande diferença entre esses números. A estabilidade do átomo também é afetada pela presença de elétrons em sua camada externa. Elétrons em camadas externas cheias tornam o átomo mais estável, enquanto elétrons em camadas externas incompletas tornam o átomo mais reativo.

Características do átomo

As características de um átomo serão determinadas, quase sempre, pela quantidade de partículas que eles possuem. São elas:

Elemento químico

Os elementos químicos são agrupamentos de átomos com o mesmo número de prótons. Eles são os elementos mais básicos de todas as substâncias. Todos os elementos químicos conhecidos são organizados de uma forma sistemática na tabela periódica. Ela os ordena de forma crescente, de acordo com o número de prótons, começando pelo menor, o hidrogênio, até chegar nos gases nobres.

De acordo com a definição oficial da IUPAC (União Internacional de Química pura e Aplicada), cada elemento é representado da seguinte forma:

  • o símbolo químico do elemento
  • um número no canto inferior esquerdo que representa o número de prótons
  • um número maior no canto superior esquerdo que representa a soma do número de prótons com o número de nêutrons
A tabela periódica é um dos principais materiais usados no estudo do atomo
A Tabela Periódica é um dos principais materiais usados no estudo do átomo

Por exemplo:

Símbolo, número atômico, massa atômica e configuração eletrônica do argônio
Símbolo, número atômico, massa atômica e configuração eletrônica do Argônio

Número atômico

número atômico indica a quantidade de prótons daquele átomo. Ele define a posição de cada elemento na tabela periódica e é representado pela letra Z.

Número de massa

massa atômica calcula a massa total do átomo, ou seja, a soma das massas dos prótons com a dos nêutrons. O elétron não é incluso nesse cálculo porque sua massa é considerada nula. O número de massa é representado pela letra A.

Íons

Cada camada comporta um número máximo de elétrons, conforme a distribuição abaixo:

  • camada K — 2 elétrons;
  • camada L — 8 elétrons;
  • camada M — 18 elétrons;
  • camada N — 32 elétrons;
  • camada O — 32 elétrons;
  • camada P — 18 elétrons;
  • camada Q — 8 elétrons.

camada de valência é sempre a última. A distribuição máxima dessa camada é de 8 elétrons. Dentro da Regra do Octeto, os elementos químicos ficam estáveis quando sua camada de valência fica com 8 elétrons.

Então, para conseguir essa estabilidade, os átomos perdem ou ganham elétrons, tornando-se, respectivamente, cátions ou ânions. É isso que dá origem às ligações químicas. No Sódio (Na), por exemplo, quando está neutro, possuí 11 elétrons, distribuídos assim:

  • camada K — 2 elétrons;
  • camada L — 8 elétrons;
  • camada M— 1 elétron.

Esse elemento precisa perder o último elétron e fazer com que a L seja a camada de valência para ficar estável. Desta forma, o íon formado pelo Sódio é um cátion, representado por Na+, afinal, ele perdeu um elétron e está com carga positiva.

Semelhança de átomos

“Semelhança atômica” é um conceito em química que se refere à semelhança nas propriedades químicas e físicas de átomos ou íons que possuem o mesmo número de elétrons na camada de valência (camada mais externa do átomo). Esses átomos ou íons são conhecidos como isoeletrônicos. A tabela abaixo mostra alguns exemplos de isoeletrônicos com seus respectivos números atômicos e configurações eletrônicas:

Número atômicoElementoConfiguração eletrônica
10Neônio1s2 2s2 2p6
11Sódio1s2 2s2 2p6 3s1
12Magnésio1s2 2s2 2p6 3s2
13Alumínio1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Os átomos de neônio, sódio, magnésio e alumínio são isoeletrônicos porque todos possuem 10 elétrons na camada de valência. Isso significa que eles possuem propriedades químicas e físicas semelhantes, apesar de terem diferentes números atômicos e configurações eletrônicas.

Outro exemplo de semelhança atômica é o grupo dos halogênios, que inclui o flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), iodo (I) e astato (At). Todos os halogênios possuem 7 elétrons na camada de valência, o que lhes confere propriedades químicas e físicas semelhantes. A tabela abaixo mostra algumas propriedades físicas e químicas dos halogênios:

ElementoPonto de fusão (°C)Ponto de ebulição (°C)Eletronegatividade
F-219,62-188,143,98
Cl-101,5-34,043,16
Br-7,258,82,96
I113,5184,352,66
At3023372,2

Como pode ser visto na tabela acima, os halogênios possuem pontos de fusão e ebulição crescentes do flúor ao iodo, bem como uma eletronegatividade decrescente, o que é esperado para elementos que pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica.

A semelhança atômica é um conceito importante em química porque permite prever as propriedades físicas e químicas de um elemento com base nas propriedades de outros elementos isoeletrônicos. Isso pode ser útil na síntese de novos compostos químicos e na compreensão do comportamento químico dos elementos.

Isótopos

Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico que possuem o mesmo número de prótons, mas podem ter diferentes números de nêutrons em seu núcleo. Como resultado, eles possuem a mesma carga elétrica, mas diferem em sua massa atômica. Muitos elementos possuem isótopos, alguns dos quais ocorrem naturalmente e outros são criados artificialmente em laboratório. Isótopos são importantes em muitas áreas da ciência, incluindo na datação de fósseis e rochas, na medicina nuclear e na produção de energia nuclear.

Por exemplo, o hidrogênio tem três isótopos: o protônio, que tem um próton e nenhum nêutron; o deutério, que tem um próton e um nêutron; e o trítio, que tem um próton e dois nêutrons.

ElementoIsótopos
Carbono12C, 13C, 14C
Hidrogênio1H (protônio), 2H (deutério), 3H (trítio)
Oxigênio16O, 17O, 18O
Nitrogênio14N, 15N
Urânio234U, 235U, 238U
Potássio39K, 40K, 41K

Isóbaros

Isóbaros são átomos de elementos diferentes que possuem a mesma massa atômica, ou seja, eles têm o mesmo número total de prótons e nêutrons em seu núcleo. Por exemplo, o carbono-14 (14C) e o nitrogênio-14 (14N) são isóbaros, já que ambos possuem uma massa atômica de 14 unidades. Isso ocorre porque eles têm um número diferente de prótons em seu núcleo, mas o mesmo número de nêutrons.

Os isóbaros podem ter propriedades químicas diferentes, pois o número de prótons é o que determina o elemento químico ao qual um átomo pertence. No entanto, eles têm propriedades físicas semelhantes, como densidade, ponto de fusão e ponto de ebulição. Os isóbaros são importantes em várias áreas da ciência, incluindo na química nuclear, na astrofísica e na produção de radioisótopos.

ElementoMassa atômicaNúmero atômico
Carbono-14146
Nitrogênio-14147
Oxigênio-16168
Flúor-18189
Sódio-232311
Magnésio-242412
Alumínio-272713
Fósforo-303015
Potássio-404019
Cálcio-404020

Isótonos

Isótonos são átomos de diferentes elementos que possuem o mesmo número de nêutrons em seu núcleo, mas um número diferente de prótons. Isso significa que eles têm a mesma massa atômica, mas propriedades químicas diferentes. Os isótonos são importantes na compreensão das propriedades físicas e químicas dos elementos químicos e na pesquisa nuclear.

Os isótonos podem ter diferentes configurações eletrônicas e, portanto, diferentes propriedades químicas. Por exemplo, o isótono do nitrogênio-15 é o oxigênio-15, ambos possuem 8 nêutrons em seus núcleos, mas um tem 7 prótons e o outro tem 8. Os isótonos são usados ​​em aplicações como medicina nuclear e física de partículas.

ElementoNúmero de prótonsNúmero de nêutrons
Carbono-1266
Nitrogênio-1376
Oxigênio-1486
Flúor-1596
Sódio-221111
Alumínio-271314
Fósforo-301515
Potássio-411922
Cálcio-482028
Ferro-562630

Isoeletrônicos

Isoeletrônicos são átomos ou íons que têm o mesmo número de elétrons em sua camada de valência, a camada mais externa do átomo ou íon. Isso significa que eles têm configurações eletrônicas semelhantes e, portanto, propriedades químicas semelhantes. Os isoeletrônicos são importantes em várias áreas da química, incluindo a determinação da reatividade química e da estabilidade de compostos.

Por exemplo, os íons cloreto (Cl-), argônio (Ar) e potássio (K+) são isoeletrônicos, pois todos têm 18 elétrons em sua camada de valência, mesmo que sejam átomos ou íons de elementos diferentes. Os isoeletrônicos são usados em química orgânica e inorgânica para explicar semelhanças na reatividade química.

Elemento ou ÍonNúmero de elétrons na camada de valência
Flúor (F)7
Neônio (Ne)8
Sódio (Na+)8
Magnésio (Mg2+)8
Alumínio (Al3+)8
Silício (Si)4
Fósforo (P)5
Enxofre (S)6
Cloro (Cl-)8
Argônio (Ar)8

Mapa Mental Atomística

FAQ Rápido

O que é atomística?

atomística é a área de química que faz o estudo do átomo.

O que é um átomo?

O átomo é a unidade básica da matéria, ou seja, a menor parcela em que um elemento pode ser dividido sem perder suas propriedades químicas.

O que é o modelo atômico bola de bilhar?

Modelo atômico proposto por Dalton, seria maciço e indivisível

O que é o modelo atômico pudim de passas?

Modelo atômico proposto por J.J. Thomson, formado por cargas elétricas positivas e negativas em mesmas quantidades, distribuídas por uma esfera.

O que é o modelo atômico sistema solar?

Modelo atômico proposto por Rutherford-Bohr, possuí um núcleo composto por prótons e neutros que é envolto por uma eletrosfera, onde elétrons orbitam ao redor do núcleo.

Quais são as partículas subatômicas?

Neutrons, prótons e elétrons.

O que são elementos químicos?

Os elementos químicos são agrupamentos de átomos com o mesmo número de prótons. Eles são os elementos mais básicos de todas as substâncias.

O que são isótopos?

Átomos com mesmo número de prótons. Nesse caso, seu número de massa deve ser diferente, por terem um número de nêutrons diferentes.

O que são Isóbaros?

Os isóbaros são elementos químicos diferentes, mas com mesmo número de massa (N).

O que são isótonos?

Os isótonos têm mesmo número de nêutrons, com número atômico diferente.

O que são isoeletrônicos?

Podem ser cátions e ânions que têm o mesmo número de elétrons e, portanto, a mesma configuração eletrônica.

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